Практическая работа №3

«Изучение технических характеристик и основ программирования цифрового измерителя-регулятора OMRON K3MA-J»

Цель работы:Изучение технических характеристик и основ программирования микропроцессорной системы управления на примерецифрового измерителя-регулятора OMRON K3MA-J

Теоретическая часть

Компактный многофункциональный цифровой измеритель-регуляторK3MA-Jдля широкого применения. Он позволяет контролировать определенные параметры технологического процесса, выводить их значения на дисплей (в том числе фиксирует максимальное/минимальное значения параметра). Также при совпадении текущего значения со значением запрограммированной пользователем уставкивключает релейные выходы (по выбору пользователя), что позволяет управлять технологическим процессом. Прибор имеетдополнительные функции (позиция десятичной точки, функция подавления нулей, функция обучения входного диапазона и другое), легко настраивается при помощи 5-и кнопок на лицевой панели. На рис. 1 показан внешний вид цифрового измерителя-регулятораK3MA-J. пояснения к позиционным обозначениям даны в табл. 1.

Рис. 1. Цифровой измеритель-регуляторK3MA-J-A2

Таблица 1

№ п/п	Объект			Описание
1	Рабочий индикатор	1	Литера горит, когда включён выход1
		2	Литера горит, когда включен выход2
		SV	Литера горит, когда уставка отображается или изменяется
		Max	Литера горит, когда основной индикатор показывает максимальное значение
		Min	Литера горит, когда основной индикатор показывает минимальное значение
		Z	Литера горит при включённой функции подавления нулей
		T	Литера горит при действующей функции обучения, мигает при включенной функции обучения
2	Индикатор уровня			Отображается уровень, на котором работает пользователь в данный момент
3	Основной индикатор			Отображаются текущее значение, уставка, параметры (в зависимости от режима)
4	Клавиша «MAX/MIN»			Вывод максимального/минимального значений во время измерения
5	Клавиша «LEVEL»			Смена меню
6	Клавиша «MODE»			Переход от параметра к параметру в пределах одного уровня
7	Клавиша «SHIFT»			Во время программирования при нажатии активизирует выбранный параметр, далее позволяет перемещаться по разрядам выбранного ранее параметра
8	Клавиша «UP»			Позволяет изменять значение выбранного параметра, а также используется для установки/сброса режима подавления нулей во время измерения

В табл. 2 представлены общие характеристики измерителяK3MA-J.

Таблица 2

Параметр	Значение
Напряжение питания	24 В постоянного тока
Потребляемая мощность	максимум4,5 Вт при24 В постоянного тока
Аналого-цифровое преобразование	Метод двухтактного интегрирования
Постоянная интегрирования	250 мс
Период обновления дисплея	250 мс
Число отображаемых символов	максимум5 разрядов(от-19999 до99999)
Дисплей	7-сегментный с высотой знака14,2 мм, приотрицательном входном сигнале знак “–” высвечивается автоматически, нули в старших разрядах не отображаются
Дополнительные функции	Фиксация максимального/минимального значений контролируемого параметра, гистерезис, функция подавления нулей, функция масштабирования, функция усреднения и т.д.

На рис. 3 представлена схема подключения всех внешних цепей питания иуправления к измерителюK3MA-J.

Рис. 3. Схема подключения цепей питания и управления кK3MA-J

Общая характеристика входов измерителя представлена в табл. 19. На рис. 4представлена схема подключения входных сигналов, на рис. 25 изображены функциональные схемы входов.

Таблица 3

Входы(пост. ток)	Пределыизмерения	Точностьизмерения	Входнойимпеданс	Диапазон значений, выводимых надисплей
Вход понапряжению	от1,000 до5,000 В	Максимум0,1% от максзначения+ младшийразряд	1 МОм	от-19999 до99999 (с включенной Функциеймасштабирования)
	от0,000 до5,000 В
	от-5,000 до5,000 В
	от-10,000 до10,000 В
Токовый вход	от4,00 до20,00 мА		45 Ом
	от0,00 до20,00 мА

Рис. 4. Функциональные схемы входов: а) по напряжению; б) по току

Общая характеристика выходов измерителя представлена в табл. 4. На рис. 3 представлена схема подключения выходных сигналов.

Таблица 4

Параметр	Значение
Тип выхода	релейный
Количество выходов	2 (замыкающие контакты)
Задержка срабатывания реле	Максимум750 мс
Номинальная нагрузка	5 А при30 В постоянного тока
Минимальная нагрузка	10 мА при5 В постоянного тока
Прочность реле	механическая– минимум5.000.000 операций (при частоте включения1.200 раз в минуту) электрическая– минимум100.000 операций (при частоте включения10 раз в минуту)

Для удобства работы с измерителем создано несколько меню, в которыхосуществляется программирование и непосредственно процесс измерения(табл. 5).

Таблица 5

Название меню	Функции	Процессизмерения
Меню защиты	Установка блокировок	Продолжается
Рабочее меню	Индикация текущего значения, установка/сброс функции подавлениянулей, установка уставок включениявыходов1 и2	Продолжается
Меню настройкиосновных параметров	Настройка типа входа, выходного режима, масштаба и др. параметров	Остановлен
Меню настройки доп. параметров	Настройка функции усреднения, цвета дисплея и др. доп. параметров	Остановлен

Общая схема работы с меню представлена на рис. 5.

Рис. 5. Общая схема работы с меню

Цифровой измеритель-регуляторK3MA-J предназначен для представлениякаких-либо технологических величин. Процесс измерения основан на том, что берется сигнал с датчика. Его минимальному значению присваивается минимальное или максимальное значение контролируемого параметра. А максимальному сигналу с датчика присваивается соответственно максимальное или минимальное значение параметра(рис. 6).

Данное устройство предназначено также для контроля технологических параметров. Для этого оно имеет два релейных выхода. Существует6 режимов работы выходов. На рис. 7изображены диаграммы, поясняющие принцип включения выходов.

Рис. 6. Принцип измерения технологического параметра

В режиме, представленном на рис. 28а выход включается при превышенииверхнего порога. В режиме на рис. 7б– при текущем значении меньшем нижнего 51 порога. На рис. 7в изображен режим, при котором выход срабатывает при текущих значениях бóльших и мéньших соответственно верхнего и нижнего порогов. Режим на рис. 7г обеспечивает включение выходов при текущих значениях больших уставки каждого выхода. На рис. 7д и рис. 7е представлены режимы, в которых выходы включаются при значениях меньших и больших заданных уставок (соответственно граничный и комбинированный режимы).

Рис. 7. Режимы работы выходов

Также цифровой индикатор имеет ряд дополнительных функций:

- функция сброса параметров. Позволяет сбросить всепараметры к заводским.

- функция усреднения. Осуществляет процесс усреднения входного сигнала.

Используется в качестве фильтра для подавления высокочастотных колебаний входного сигнала.

- гистерезис. Используется для включения и сброса выхода, в тех случаяхкогда измеряемая величина находится очень близко к величине уставки выхода.

- функция подавления нулей. Используется, когда необходимо заменятьотрицательное значение нулем, или когда необходимо работать вблизи нуля.

- смена цвета дисплея. Позволяет при необходимости изменить цвет дисплея.

- функция смещения в ноль. Позволяет сместить значение на дисплее к нулюодним нажатием на клавишу. Используется клавиша«UP».

- индикация максимального/минимального значений. Позволяет увидетьмаксимальное и минимальное значение измеряемой величины, зафиксированное измерителем во время работы. Используется клавиша«MAX/MIN».

Программирование индикатораK3MA-J ведется с помощью клавиш, расположенных на лицевой панели. Для программирования основных функций необходимо войти в меню программирования основных функций, далее можно настроить дополнительные функции, войдя в соответствующее меню. Схема программированияK3MA-J представлена на рис. 8.

Варианты заданий

Вариант 1. Индикатор показывает значение в масштабе 1:1. Использовать 3 знака после точки. Выход 1 включается при сигнале менее 5.000, выход 2 – при сигнале более 8.000.

Вариант 2. То же, что и задача 1, но выходы подключены к счётным входам счётчика (счётчик в режиме двойного счёта СР1+СР2). Подсчитать, сколько раз входной сигнал индикатора вышел за границы.

Вариант 3. То же, что и задача 1, но выходы подключены к счётным входам счётчика (счётчик в режиме двойного счёта СР1–СР2).

Вариант 4. Индикатор показывает значение в масштабе 2:1. Использовать 2 знака после точки. Выход 2 включается при сигнале менее 5.000, выход 1 – при сигнале более 12.000. Запрограммировать уровень гистерезиса 1.000. При выходе входного сигнала за границы цвет сегментов меняется.

Вариант 5. Запрограммировать индикатор следующим образом. Выходы включаются при превышении уставок 5.000 и 7.000 соответственно. Ввести полный запрет на изменение текущих значений параметров в рабочем режиме.

Рис. 8. Схема программирования измерителя-регулятораK3MA-J

Вариант 6. Запрограммировать индикатор следующим образом. Выходы находятся в граничном режиме работы, то есть при выходе входного аналогового сигнала за границы диапазона выходы включаются. Уставки срабатывания выходов: для выхода 1 – 2.000 и 5.000; для выхода 2 – 4.000 и 7.000. К выходу 1 подключить счётчик. Подсчитать число выходов уровня сигнала за границы с помощью счетчика.

Вариант 7. То же, что и задача 1. Но выход 2 включается при значении большем 3.000 и меньшем 7.000.

Вариант 8. Запрограммировать индикатор следующим образом. Выходы находятся в граничном режиме работы, то есть при выходе входного аналогового сигнала за границы диапазона выходы включаются. Уставки срабатывания выходов: для выхода 1 – 0.000 и 8.000; для выхода 2 – 5.000 и 6.000.

Контрольные вопросы

1. Поясните назначение изучаемого измерителя регулятора

2. Каковы технические характеристики изучаемого регулятора

3. Каков принцип измерения технологического параметра?

4. Назовите основные команды для программирования изучаемого регулятора

5. Сравните функции изучаемого регулятора с функциями приборов, изученных в предыдущих работах

6. Функциональное назначение клавиш на лицевой панели индикатора)?

7. Какие входные сигналы можно подключать ко входам индикатора(тип, пределы измерения)?

8. Назначение элементов дисплея индикатора?